RU2376368C2 - STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHINS21 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND METHOD FOR PRODUCTION OF HUMAN PROINSULIN - Google Patents

STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHINS21 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND METHOD FOR PRODUCTION OF HUMAN PROINSULIN Download PDF

Info

Publication number
RU2376368C2
RU2376368C2 RU2007139262/13A RU2007139262A RU2376368C2 RU 2376368 C2 RU2376368 C2 RU 2376368C2 RU 2007139262/13 A RU2007139262/13 A RU 2007139262/13A RU 2007139262 A RU2007139262 A RU 2007139262A RU 2376368 C2 RU2376368 C2 RU 2376368C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
proinsulin
phins21
hybrid protein
human proinsulin
protein
Prior art date
Application number
RU2007139262/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007139262A (en
Inventor
Петр Иванович Родионов (RU)
Петр Иванович Родионов
Петр Петрович Родионов (RU)
Петр Петрович Родионов
Вадим Васильевич Шматченко (RU)
Вадим Васильевич Шматченко
Алексей Вячеславович Степанов (RU)
Алексей Вячеславович Степанов
Александр Николаевич Байдусь (RU)
Александр Николаевич Байдусь
Наталья Анатольевна Шматченко (RU)
Наталья Анатольевна Шматченко
Тарас Алексеевич Горкун (RU)
Тарас Алексеевич Горкун
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Герофарм"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Герофарм" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Герофарм"
Priority to RU2007139262/13A priority Critical patent/RU2376368C2/en
Priority to EA201070461A priority patent/EA201070461A1/en
Priority to PCT/RU2008/000658 priority patent/WO2009054754A1/en
Publication of RU2007139262A publication Critical patent/RU2007139262A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2376368C2 publication Critical patent/RU2376368C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/575Hormones
    • C07K14/62Insulins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/52Cytokines; Lymphokines; Interferons
    • C07K14/555Interferons [IFN]
    • C07K14/57IFN-gamma
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/01Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/01Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif
    • C07K2319/02Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif containing a signal sequence

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: recombinant strain Escherichia coli is produced, which contains plasmid pHINS21 (Escherichia coli JM109/ pHINS21), defining synthesis of hybrid protein, made of N-terminal fragment of human gamma-interferon and human proinsulin, joined by peptide linker, which contains site of splitting with enterokinase (Asp4Lys). Yield of hybrid product that includes proinsulin, provided with new strain-producer, makes at least 30% of total amount of cell protein. Method is suggested for preparation of human proinsulin, including cultivation of strain-producer Escherichia coli JM109/pHINS21, separation of inclusion bodies and their dissolution, renaturation of hybrid protein and its cleaning with ion-exchange chromatography, splitting of hybrid protein with enterokinase or its catalytic subunit and cleaning of proinsulin by ion-exchange chromatography on sorbates with sulfprofile groups.
EFFECT: invention simplifies technological process for production of recombinant human proinsulin and improves conditions of its execution from the point of view of safety engineering.
4 cl, 4 dwg, 5 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к получению рекомбинантного проинсулина человека, и может быть использовано в медицине.The invention relates to the field of biotechnology, namely to the production of recombinant human proinsulin, and can be used in medicine.

Проинсулин синтезируется в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме b-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы в виде предшественника - препроинсулина (молекулярная масса 11500 Да). Лидерная последовательность, состоящая из 23 аминокислотных остатков, направляет молекулу-предшественник в аппарат Гольджи и там отщепляется. В результате образуется молекула проинсулина (молекулярная масса около 9000 Да), принимающая конформацию, необходимую для правильного образования дисульфидных мостиков. Затем проинсулин расщепляется в нескольких специфических участках с образованием зрелого инсулина и С-пептида, которые депонируются в секреторных гранулах.Proinsulin is synthesized in the rough endoplasmic reticulum of b-cells of pancreatic islets of Langerhans in the form of a precursor, preproinsulin (molecular weight 11500 Da). The leader sequence, consisting of 23 amino acid residues, directs the precursor molecule to the Golgi apparatus and is cleaved there. As a result, a proinsulin molecule is formed (molecular weight about 9000 Da), which takes the conformation necessary for the proper formation of disulfide bridges. Then, proinsulin is cleaved in several specific sites with the formation of mature insulin and C-peptide, which are deposited in secretory granules.

Последние медицинские исследования демонстрируют, что проинсулин может блокировать разрушение b-клеток поджелудочной железы, действуя в качестве локального протектора, а также стимулировать их регенерацию. Поэтому разработка способов получения рекомбинантного проинсулина человека для профилактики и лечения сахарного диабета крайне актуальна.Recent medical studies have shown that proinsulin can block the destruction of pancreatic b-cells, acting as a local protector, and also stimulate their regeneration. Therefore, the development of methods for producing recombinant human proinsulin for the prevention and treatment of diabetes is extremely relevant.

Известен способ получения рекомбинантного проинсулина человека [1-3], который включает лизис клеток Е.coli, экспрессирующих гибридные белки с проинсулином человека в форме телец включения, растворение телец включения в буферном растворе, содержащем мочевину или гуанидин хлорид, сульфирование гибридных белков сульфонатом натрия и тетратионатом натрия, центрифугирование гибридного белка S-сульфоната проинсулина, отщепление S-сульфоната проинсулина от лидерного пептида путем обработки бромистым цианом, очистку S-сульфоната проинсулина анионообменной хроматографией, повторную укладку цепи S-сульфоната проинсулина и очистку проинсулина человека адсорбционной хроматографией.A known method of producing recombinant human proinsulin [1-3], which includes the lysis of E. coli cells expressing hybrid proteins with human proinsulin in the form of inclusion bodies, dissolution of inclusion bodies in a buffer solution containing urea or guanidine chloride, sulfonation of the hybrid proteins with sodium sulfonate and sodium tetrathionate, centrifugation of the proinsulin S-sulfonate fusion protein, cleavage of the proinsulin S-sulfonate from the leader peptide by treatment with cyanogen bromide, purification of the proinsulin S-sulfonate on-exchange chromatography, re-folding of the proinsulin S-sulfonate chain and purification of human proinsulin by adsorption chromatography.

Недостатками описанного способа являются многостадийность технологического процесса и использование при расщеплении гибридного белка высокотоксичного реагента - бромистого циана.The disadvantages of the described method are the multi-stage process and the use of a highly toxic reagent - cyanide bromide when cleaving a hybrid protein.

Поэтому в настоящее время существует необходимость в разработке усовершенствованных способов получения рекомбинантного проинсулина человека, которые были бы высокопроизводительными и нетоксичными.Therefore, there is currently a need to develop improved methods for producing recombinant human proinsulin that are highly productive and non-toxic.

Для получения рекомбинантных белков из гибридных полипептидов известны подходы, в которых отщепление конечного продукта проводится при помощи высокоспецифических протеолитических ферментов. Такие способы предусматривают конструирование гибридных белков, содержащих сайт узнавания специфической протеиназы между белком-носителем (лидерным пептидом) и целевым белком, очистку синтезированного гибридного белка и его ферментативное расщепление. Одной из высокоспецифических протеиназ, используемых для этой цели, является энтерокиназа (энтеропептидаза, КФ 3.4.21.9), которая расщепляет пептидную связь после последовательности (Asp)4Lys.To obtain recombinant proteins from hybrid polypeptides, approaches are known in which the cleavage of the final product is carried out using highly specific proteolytic enzymes. Such methods include the construction of hybrid proteins containing a specific proteinase recognition site between the carrier protein (leader peptide) and the target protein, purification of the synthesized hybrid protein and its enzymatic cleavage. One of the highly specific proteinases used for this purpose is enterokinase (enteropeptidase, EC 3.4.21.9), which cleaves the peptide bond after the (Asp) 4 Lys sequence.

Описание изобретенияDescription of the invention

Настоящее изобретение относится к гибридному белку - предшественнику проинсулина человека с последовательностью, представленной на фиг.2, включающей аминокислотные последовательности лидерного пептида, представляющего собой N-концевой фрагмент гамма-интерферона человека (SEQ ID NO:1), пептидного линкера (SEQ ID NO:2), содержащего сайт расщепления энтерокиназы и проинсулина человека (SEQ ID NO:3).The present invention relates to a human proinsulin precursor fusion protein with the sequence shown in FIG. 2, comprising the amino acid sequences of a leader peptide representing the N-terminal fragment of human gamma interferon (SEQ ID NO: 1), a peptide linker (SEQ ID NO: 2) containing a cleavage site of human enterokinase and proinsulin (SEQ ID NO: 3).

Кроме того, изобретение относится к ДНК, кодирующей указанный гибридный белок, с последовательностью нуклеотидов, представленной на фиг.2.In addition, the invention relates to DNA encoding the specified fusion protein, with the nucleotide sequence shown in figure 2.

Изобретение относится к рекомбинантной плазмиде, содержащей указанную ДНК, кодирующей указанный гибридный белок с проинсулином человека, а также включающей регуляторные элементы. В качестве регуляторных элементов и генетических маркеров, которые используются в плазмиде по настоящему изобретению, можно привести следующие неограничивающие элементы и маркеры: tac-промотор транскрипции, терминатор транскрипции рибосомного оперона Е.coli, ген β-лактамазы (bla), использующийся в качестве генетического маркера, определяющий устойчивость трансформированных плазмидой pHINS21 клеток бактерий к ампициллину.The invention relates to a recombinant plasmid containing the specified DNA encoding the specified hybrid protein with human proinsulin, as well as including regulatory elements. The following non-limiting elements and markers can be cited as regulatory elements and genetic markers that are used in the plasmid of the present invention: transcription promoter tac, E. coli ribosomal operon transcription terminator, β-lactamase gene (bla) used as a genetic marker , which determines the resistance of ampicillin to bacterial cells transformed by pHINS21 plasmid.

В частном случае, изобретение относится к рекомбинантной плазмиде pHINS21 (фиг.1), содержащей указанную ДНК, кодирующую гибридный белок (фиг.2), в котором аминокислотные последовательности лидерного пептида, представляющего собой N-концевой фрагмент гамма-интерферона человека, и проинсулина человека соединены пептидным линкером, содержащим сайт расщепления энтерокиназы, при этом указанная плазмида имеет молекулярную массу 2,36 МДа и включает уникальные сайты узнавания эндонуклеазами рестрикции, расположенные на следующем расстоянии вправо от сайта ЕсоRI: BamHI - 159 п.о., HpaI - 185 п.о., HindIII - 442 п.о., PvuI - 1382 п.о.In a particular case, the invention relates to a recombinant plasmid pHINS21 (figure 1) containing the specified DNA encoding a hybrid protein (figure 2), in which the amino acid sequences of the leader peptide, which is an N-terminal fragment of human gamma-interferon, and human proinsulin connected by a peptide linker containing an enterokinase cleavage site, wherein the plasmid has a molecular weight of 2.36 MDa and includes unique recognition sites of restriction endonucleases located at the next distance to the right t EcoRI site: BamHI - 159 bp, HpaI - 185 bp, HindIII - 442 bp, PvuI - 1382 bp

Новый гибридный белок обеспечивает высокий выход целевого продукта - проинсулина человека за счет эффективной ренатурации и эффективного расщепления энтерокиназой указанного гибридного белка.The new hybrid protein provides a high yield of the target product, human proinsulin, due to efficient renaturation and efficient cleavage of the indicated hybrid protein by enterokinase.

Также изобретение относится к трансформированным клеткам Escherichia coli, содержащим указанную рекомбинантную плазмиду, продуцент гибридного белка проинсулина человека. В частном случае, изобретение относится к штамму бактерий Escherichia coli JM109/pHINS21 - продуценту гибридного белка проинсулина человека.The invention also relates to transformed Escherichia coli cells containing said recombinant plasmid, a producer of human proinsulin fusion protein. In a particular case, the invention relates to a strain of bacteria Escherichia coli JM109 / pHINS21 - a producer of a hybrid protein of human proinsulin.

Кроме того, заявленный гибридный белок с проинсулином человека, например, продуцируемый штаммом E.coli JM109/pHINS21, может быть использован в способе получения инсулина человека. При этом новый гибридный белок трансформируют в инсулин путем ферментативного расщепления указанного гибридного белка энтерокиназой, трипсином и карбоксипептидазой Б.In addition, the claimed fusion protein with human proinsulin, for example, produced by E. coli strain JM109 / pHINS21, can be used in a method for producing human insulin. In this case, a new hybrid protein is transformed into insulin by enzymatic cleavage of the specified hybrid protein by enterokinase, trypsin and carboxypeptidase B.

Изобретение относится к новому способу получения проинсулина человека. Заявляемый способ получения проинсулина человека включает культивирование штамма-продуцента Escherichia coli, разрушение бактериальных клеток, выделение телец включения, их растворение в буфере, содержащем мочевину и дитиотреитол, ренатурацию и очистку ренатурированного гибридного белка с проинсулином человека, его расщепление специфической протеиназой с последующей очисткой и получением целевого продукта. В частном случае, способ включает культивирование нового штамма E.coli JM109/pHINS21, несущего новую плазмиду pHINS21, расщепление гибридного белка проводят энтерокиназой (или ее каталитической субъединицей), а полученный после ферментативного расщепления проинсулин очищают ионообменной хроматографией на SP-сефарозе с последующей высокоэффективной жидкостной хроматографией на обращенных фазах.The invention relates to a new method for producing human proinsulin. The inventive method for producing human proinsulin includes culturing a producer strain of Escherichia coli, destroying bacterial cells, isolating inclusion bodies, dissolving them in a buffer containing urea and dithiothreitol, renaturizing and purifying the renatured fusion protein with human proinsulin, cleaving it with a specific proteinase, followed by purification with subsequent proteinase synthesis, followed by target product. In a particular case, the method involves the cultivation of a new strain of E. coli JM109 / pHINS21 carrying the new plasmid pHINS21, cleavage of the hybrid protein is carried out by enterokinase (or its catalytic subunit), and the proinsulin obtained after enzymatic cleavage is purified by ion-exchange chromatography on SP-Sepharose followed by high-performance high-performance liquid chromatography reverse phase chromatography.

Преимуществом заявленного способа получения проинсулина человека является упрощение технологического процесса и исключение из технологии высокотоксичного реагента.An advantage of the claimed method for producing human proinsulin is the simplification of the process and the exclusion of highly toxic reagent from the technology.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Была создана новая рекомбинантная плазмида pHINS21, которая определяет синтез гибридного белка с молекулярной массой около 15,85 кДа, в котором аминокислотные последовательности лидерного пептида, представляющего собой N-концевой фрагмент гамма-интерферона человека, и проинсулина человека соединены пептидным линкером, содержащим сайт расщепления энтерокиназы. Новый гибридный белок, свойства которого определяют его эффективную ренатурацию и эффективное ферментативное расщепление энтерокиназой, обеспечивает высокий выход целевого продукта - проинсулина человека.A new recombinant plasmid, pHINS21, was created, which determines the synthesis of a hybrid protein with a molecular weight of about 15.85 kDa, in which the amino acid sequences of the leader peptide, which is the N-terminal fragment of human gamma interferon, and human proinsulin are connected by a peptide linker containing the enterokinase cleavage site . A new hybrid protein, the properties of which determine its effective renaturation and efficient enzymatic cleavage by enterokinase, provides a high yield of the target product, human proinsulin.

Оптимальная длина линкера и его аминокислотный состав были определены экспериментально.The optimal linker length and its amino acid composition were determined experimentally.

Рекомбинантную плазмиду pHINS21 конструировали на основе известной плазмиды pHINS05 [4]. ДНК плазмиды pHINS05 была подвергнута полному гидролизу рестриктазами BclI и HpaI, а полученный фрагмент BclI-HpaI (4,2 т.п.о.) лигировали с олигонуклеотидным дуплексом, полученным в результате отжига синтетических олигонуклеотидов: смыслового, представленного в последовательности SEQ ID NO:4, и антисмыслового, представленного в последовательности SEQ ID NO:5. В результате в ген гибридного белка перед ДНК проинсулина человека встраивается нуклеотидная последовательность, кодирующая сайт расщепления энтерокиназы, а именно пептидный фрагмент (Asp)4Lys.The recombinant plasmid pHINS21 was constructed on the basis of the known plasmid pHINS05 [4]. The DNA plasmid pHINS05 was subjected to complete hydrolysis with restriction enzymes BclI and HpaI, and the obtained BclI-HpaI fragment (4.2 kb) was ligated with an oligonucleotide duplex obtained by annealing synthetic oligonucleotides: the meaning presented in the sequence SEQ ID NO: 4, and the antisense shown in the sequence of SEQ ID NO: 5. As a result, a nucleotide sequence encoding an enterokinase cleavage site, namely, a peptide fragment (Asp) 4 Lys, is inserted into the hybrid protein gene in front of the human proinsulin DNA.

Лигированную смесь использовали для трансформации компетентных клеток Е.coli JM109. В результате получали рекомбинантную плазмиду pHINS20, строение которой подтверждали рестрикционным анализом. Структура гена (фиг.2), кодирующего гибридный белок, была подтверждена секвенированием.The ligation mixture was used to transform competent E. coli JM109 cells. The result was a recombinant plasmid pHINS20, the structure of which was confirmed by restriction analysis. The structure of the gene (FIG. 2) encoding the fusion protein was confirmed by sequencing.

Для увеличения числа копий полученной плазмиды pHINS20 в бактериальной клетке ее делетировали по rop-гену (негативному регулятору копийности) [5]. С этой целью ДНК плазмиды pHINS20 подвергали полному гидролизу рестриктазами Eco47III и SnaI, а полученный фрагмент Eco47III-SnaI (3,6 т.п.о.) лигировали. В результате получали рекомбинантную плазмиду pHINS21, строение которой подтверждали рестрикционным анализом и секвенированием.To increase the number of copies of the obtained plasmid pHINS20 in the bacterial cell, it was deleted by the rop gene (negative copy number regulator) [5]. To this end, pHINS20 plasmid DNA was subjected to complete hydrolysis with restriction enzymes Eco47III and SnaI, and the resulting Eco47III-SnaI fragment (3.6 kb) was ligated. The result was a recombinant plasmid pHINS21, the structure of which was confirmed by restriction analysis and sequencing.

Новая рекомбинантная плазмида pHINS21 кодирует гибридный белок размером 143 аминокислоты с молекулярной массой 15,85 кДа, в котором аминокислотные последовательности лидерного пептида, представляющего собой N-концевой фрагмент гамма-интерферона человека (SEQ ID NO:1), и проинсулина человека (SEQ ID NO:3) соединены пептидным линкером (SEQ ID NO:2), содержащим сайт расщепления энтерокиназы.The new recombinant plasmid pHINS21 encodes a 143 amino acid fusion protein with a molecular weight of 15.85 kDa, in which the amino acid sequences of the leader peptide, which is the N-terminal fragment of human gamma interferon (SEQ ID NO: 1), and human proinsulin (SEQ ID NO : 3) linked by a peptide linker (SEQ ID NO: 2) containing the enterokinase cleavage site.

Указанная плазмида состоит из фрагмента BamHI-EcoRI плазмиды рКК223-3 [6], содержащего промотор транскрипции tac; фрагмента EcoRI-HindIII, включающего ген гибридного белка с последовательностью нуклеотидов, представленной на фиг.2, кодирующий N-концевой фрагмент гамма-интерферона человека, пептидный линкер с сайтом расщепления энтерокиназы и аминокислотную последовательность проинсулина человека; фрагмента HindIII-SnaI плазмиды рКК223-3, содержащего терминатор транскрипции рибосомного оперона Е.coli, ген β-лактамазы (bla), участок инициации репликации (ori); и Eco47III-EheI фрагмента плазмиды рКК223-3; уникальные сайты узнавания рестрикционными эндонуклеазами, расположенные на следующем расстоянии вправо от сайта ЕсоRI: BamHI - 159 п.о., HpaI - 185 п.о., HindIII - 442 п.о., PvuI - 1382 п.о.The specified plasmid consists of a fragment of BamHI-EcoRI plasmid pKK223-3 [6] containing the tac transcription promoter; an EcoRI-HindIII fragment comprising a fusion protein gene with the nucleotide sequence shown in FIG. 2, encoding the N-terminal fragment of human gamma interferon, a peptide linker with an enterokinase cleavage site and the amino acid sequence of human proinsulin; the HindIII-SnaI fragment of plasmid pKK223-3 containing the transcription terminator of the E. coli ribosomal operon, β-lactamase gene (bla), replication initiation site (ori); and Eco47III-EheI fragment of plasmid pKK223-3; unique recognition sites by restriction endonucleases located at the following distance to the right of the EcoRI site: BamHI - 159 bp, HpaI - 185 bp, HindIII - 442 bp, PvuI - 1382 bp

Штамм-продуцент E.coli JM109/pHINS21 получают путем трансформации клеток E.coli штамма JM109 плазмидой pHINS21. После трансформации отбирают колонии, выращенные на среде с ампициллином, выделяют из них плазмиды и подвергают их рестрикционному анализу и секвенированию. Линию клеток, несущую плазмиду pHINS21, несколько раз пересевают на среду с агарозой с добавлением ампициллина и полученной моноклоновой культурой инокулируют 5 мл жидкой среды с ампициллином. Культуру проверяют на наличие индуцируемой экспрессии гибридного белка, фасуют, добавляют глицерин и хранят при минус 40°C.The strain producing E. coli JM109 / pHINS21 is obtained by transforming E. coli cells of strain JM109 with plasmid pHINS21. After transformation, colonies grown on ampicillin medium are selected, plasmids are isolated from them and subjected to restriction analysis and sequencing. The cell line carrying the plasmid pHINS21 is plated several times on agarose medium supplemented with ampicillin and the resulting monoclonal culture is inoculated with 5 ml of liquid medium with ampicillin. The culture is checked for the presence of inducible expression of the fusion protein, packaged, glycerol is added and stored at minus 40 ° C.

Новый штамм Escherichia coli JM109/pHINS21, несущий плазмиду pHINS21, является продуцентом гибридного белка, содержащего аминокислотную последовательность проинсулина человека, и характеризуется следующими признаками.The new strain of Escherichia coli JM109 / pHINS21, carrying the plasmid pHINS21, is a producer of a hybrid protein containing the amino acid sequence of human proinsulin, and is characterized by the following features.

Морфологические признаки: клетки мелкие, палочковидной формы, грамотрицательные, неспороносные, размером 1Ч3,5 мкм, подвижные, с хорошо различимыми тельцами включения после индукции синтеза гибридного белка.Morphological signs: small, rod-shaped cells, gram-negative, non-spore-bearing, 1 × 3.5 µm in size, motile, with well-defined inclusion bodies after induction of fusion protein synthesis.

Культуральные признаки: при росте на агаризованной среде LB колонии круглые, гладкие, полупрозрачные, блестящие, серые. Край ровный, диаметр колоний 1-3 мм, консистенция пастообразная. Рост в жидких средах (LB, минимальная среда с глюкозой) характеризуется ровным помутнением.Cultural traits: when growing on LB agar medium, the colonies are round, smooth, translucent, shiny, gray. The edge is even, the diameter of the colonies is 1-3 mm, the consistency is pasty. Growth in liquid media (LB, minimal medium with glucose) is characterized by even turbidity.

Физиолого-биохимические признаки: клетки растут при температуре 4-42°С, оптимум рН 6,8-7,6. В качестве источника азота используют как минеральные соли аммония, так и органические соединения: аминокислоты, пептон, триптон, дрожжевой экстракт. В качестве источника углерода при росте на минимальной среде используют глицерин, углеводы, аминокислоты.Physiological and biochemical characteristics: cells grow at a temperature of 4-42 ° C, optimum pH of 6.8-7.6. As a source of nitrogen, both ammonium mineral salts and organic compounds are used: amino acids, peptone, tryptone, yeast extract. When growing on a minimal medium, glycerin, carbohydrates, amino acids are used as a carbon source.

Устойчивость к антибиотикам: клетки штамма-продуцента проявляют устойчивость к ампициллину (до 500 мг/мл), обусловленную наличием в плазмиде гена β-лактамазы (bla).Antibiotic resistance: cells of the producer strain show resistance to ampicillin (up to 500 mg / ml) due to the presence of the β-lactamase (bla) gene in the plasmid.

Стабильность плазмиды в штамме. При поддержании клеток в течение нескольких месяцев на агаризованной среде LB, содержащей ампициллин, не наблюдаются потери или перестройки плазмиды, влияющие на экспрессию гибридного белка.Stability of the plasmid in the strain. When maintaining the cells for several months on an agarized LB medium containing ampicillin, no plasmid loss or rearrangement affecting the expression of the fusion protein is observed.

B новом штамме гибридный белок после индуцированной экспрессии накапливается в виде телец включения, и его содержание составляет не менее 30% от общего белка клетки.In the new strain, the hybrid protein after induced expression accumulates in the form of inclusion bodies, and its content is at least 30% of the total protein of the cell.

Полученный штамм-продуцент E.coli JM109/pHINS21 депонирован в коллекции микроорганизмов ОАО "Национальные Биотехнологии" под номером 21-06.The resulting producer strain E. coli JM109 / pHINS21 was deposited in the collection of microorganisms of National Biotechnologies OJSC under number 21-06.

Новая рекомбинантная плазмида pHINS21 обеспечивает эффективный биосинтез гибридного белка, содержащего проинсулин человека, и в других бактериальных штаммах Escherichia coli, например в штамме-хозяине E.coli BL21, как описано ниже.The new recombinant plasmid pHINS21 provides efficient biosynthesis of a hybrid protein containing human proinsulin in other bacterial strains of Escherichia coli , for example, the E. coli BL21 host strain, as described below.

В качестве неограничивающего примера в описании приведен способ получения проинсулина человека с использованием E.coli JM109/pHINS21. Условия культивирования штамма-продуцента и выделение телец включения не являются определяющими, и специалист в данной области на основании общих знаний подберет аналогичные условия, не влияющие на достижение технического результата.As a non-limiting example, the description provides a method for producing human proinsulin using E. coli JM109 / pHINS21. The cultivation conditions of the producer strain and the isolation of inclusion bodies are not determining, and the specialist in this field, based on general knowledge, will select similar conditions that do not affect the achievement of the technical result.

Выращивание культуры штамма-продуцента E.coli JM109/pHINS21 проводят на питательной среде на основе гидролизата казеина и экстракта дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Для индукции синтеза гибридного белка в середине логарифмической фазы роста вносят 1-изопропил-β-D-1-тиогалактопиранозид (ИПТГ). Культивирование продолжают до образования желательного уровня внутриклеточных включений гибридного белка (телец включения). После окончания выращивания культуру осаждают, клетки разрушают одним из приемлемых методов и тельца включения отделяют центрифугированием. Осадок телец включения (паста) содержит около 5-7% гибридного белка проинсулина.Cultivation of the culture of the producer strain E. coli JM109 / pHINS21 is carried out on a nutrient medium based on casein hydrolyzate and yeast extract Saccharomyces cerevisiae . To induce the synthesis of a hybrid protein, 1-isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) is introduced in the middle of the logarithmic growth phase. Cultivation is continued until the desired level of intracellular inclusions of the fusion protein (inclusion body) is formed. After growing, the culture is besieged, the cells are destroyed by one of the acceptable methods, and inclusion bodies are separated by centrifugation. The sediment of inclusion bodies (paste) contains about 5-7% of the proinsulin fusion protein.

Выделение гибридного белка из телец включения, его ферментативное расщепление и очистку проинсулина проводят по следующей схеме:Isolation of the hybrid protein from inclusion bodies, its enzymatic cleavage and purification of proinsulin is carried out according to the following scheme:

• тельца включения растворяют в 0,1М буфере трис-HCl, рН 8,0, содержащем 8М мочевину, с последующим добавлением дитиотреитола до конечной концентрации 10 мМ;• inclusion bodies are dissolved in 0.1 M Tris-HCl buffer, pH 8.0, containing 8 M urea, followed by the addition of dithiothreitol to a final concentration of 10 mM;

• гибридный белок ренатурируют в 10-кратном объеме 0,1М глицинового буфера, рН 9-11 при температуре 10-14°С в течение 20-24 час;• the hybrid protein is renatured in a 10-fold volume of 0.1 M glycine buffer, pH 9-11 at a temperature of 10-14 ° C for 20-24 hours;

• очистку ренатурированного гибридного белка проводят хроматографией на DEAE-сефарозе FF, уравновешенной 0,05М трис-НСl буфером, рН 7,0-7,5, содержащим 0,15М NaCl. Белок элюируют линейным градиентом 0,15-0,4M хлористого натрия в уравновешивающем буфере;• purification of the renatured hybrid protein is carried out by chromatography on DEAE-Sepharose FF, equilibrated with 0.05 M Tris-HCl buffer, pH 7.0-7.5, containing 0.15 M NaCl. Protein is eluted with a linear gradient of 0.15-0.4 M sodium chloride in equilibration buffer;

• очищенный гибридный белок расщепляют энтерокиназой (или ее каталитической субъединицей) в течение от 12 до 24 час при рН 7,0-7,5 и температуре 16-26°C. Реакцию останавливают, подкисляя гидролизат соляной кислотой до рН 4,6-5,0, а образовавшийся осадок примесных белков отделяют центрифугированием;• purified hybrid protein is cleaved with enterokinase (or its catalytic subunit) for 12 to 24 hours at a pH of 7.0-7.5 and a temperature of 16-26 ° C. The reaction is stopped by acidifying the hydrolyzate with hydrochloric acid to a pH of 4.6-5.0, and the resulting precipitate of impurity proteins is separated by centrifugation;

• проинсулин очищают ионообменной хроматографией на SP-сефарозе FF в 0,05-0,2M аммоний-ацетатном буфере, рН 3,0-6,0, содержащем 1-2М мочевину. Сорбированный белок элюируют линейным градиентом хлористого калия от 0 до 0,5М в уравновешивающем буфере;• proinsulin is purified by ion exchange chromatography on SP-Sepharose FF in 0.05-0.2 M ammonium acetate buffer, pH 3.0-6.0, containing 1-2 M urea. The sorbed protein is eluted with a linear gradient of potassium chloride from 0 to 0.5 M in equilibration buffer;

• дальнейшую очистку проинсулина проводят методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ).• further purification of proinsulin is carried out by the method of reverse phase high performance liquid chromatography (RP HPLC).

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

На фиг.1 представлена физическая карта рекомбинантной плазмиды pHINS21.Figure 1 presents the physical map of the recombinant plasmid pHINS21.

На фиг.2 представлены нуклеотидная последовательность гена гибридного белка с происулином человека в составе плазмиды pHINS21 и кодируемая им аминокислотная последовательность.Figure 2 presents the nucleotide sequence of the gene of the hybrid protein with human proline in the plasmid pHINS21 and its encoded amino acid sequence.

На фиг.3 показан ВЭЖХ анализ материала, полученного после очистки ренатурированного гибридного белка с проинсулином человека на DEAE-сефарозе.Figure 3 shows the HPLC analysis of the material obtained after purification of the renatured hybrid protein with human proinsulin on DEAE-Sepharose.

На фиг.4 показан ВЭЖХ анализ продуктов расщепления гибридного белка с проинсулином человека энтерокиназой.Figure 4 shows the HPLC analysis of the cleavage products of the hybrid protein with human proinsulin enterokinase.

ПримерыExamples

Изобретение иллюстрируется следующими не ограничивающими его примерами.The invention is illustrated by the following non-limiting examples.

Пример 1.Example 1 Конструирование плазмиды pHINS21Construction of the plasmid pHINS21

Плазмиду pHINS21 конструируют на основе известной плазмиды pHINS05 [4]. Плазмидную ДНК pHINS05 подвергают полному гидролизу рестриктазами BclI и HpaI. Для этого 5 мкг плазмидной ДНК рHINS05 в 20 мкл буфера, содержащего 33 мМ трис-ацетата, рН 7,9, 66 мМ К-ацетата, 10 мМ Mg-ацетата и 0,1 мг/мл БСА (буфер 1) и 10 ЕД рестриктазы BclI и HpaI инкубируют 1,0 час при 37°С. Из полученного гидролизата выделяют ДНК фрагмент BclI-HpaI размером около 4,2 т.п.о. при помощи электрофореза в 0,8% геле легкоплавкой агарозы. Далее ДНК депротеинизируют фенолом, смесью фенола с хлороформом (1:1), хлороформом, осаждают этиловым спиртом, растворяют в 20 мкл воды. Полученный фрагмент BclI-HpaI, содержащий ген гибридного белка и векторную часть плазмиды рHINS05, лигируют с 20-кратным молярным избытком олигонуклеотидного дуплекса, полученного в результате отжига синтетических олигонуклеотидов: смыслового, представленного в последовательности SEQ ID NO:4, и антисмыслового, представленного в последовательности SEQ ID NO:5.The plasmid pHINS21 is constructed on the basis of the known plasmid pHINS05 [4]. The pHINS05 plasmid DNA was subjected to complete hydrolysis with restriction enzymes BclI and HpaI. For this, 5 μg of plasmid DNA rHINS05 in 20 μl of a buffer containing 33 mM Tris-acetate, pH 7.9, 66 mM K-acetate, 10 mM Mg-acetate and 0.1 mg / ml BSA (buffer 1) and 10 IU restriction enzymes BclI and HpaI are incubated for 1.0 hour at 37 ° C. A DNA fragment of BclI-HpaI about 4.2 kb in size was isolated from the resulting hydrolyzate. by electrophoresis in a 0.8% gel fusible agarose. Next, the DNA is deproteinized with phenol, a mixture of phenol with chloroform (1: 1), chloroform, precipitated with ethyl alcohol, and dissolved in 20 μl of water. The obtained BclI-HpaI fragment containing the fusion protein gene and the vector part of the plasmid pHINS05 is ligated with a 20-fold molar excess of the oligonucleotide duplex obtained by annealing the synthetic oligonucleotides: sense, shown in the sequence SEQ ID NO: 4, and antisense, shown in the sequence SEQ ID NO: 5.

В результате в ген гибридного белка перед ДНК проинсулина человека встраивается нуклеотидная последовательность, кодирующая сайт расщепления энтерокиназы.As a result, a nucleotide sequence encoding an enterokinase cleavage site is inserted in front of the human proinsulin DNA into the hybrid protein gene.

Компетентные клетки штамма E.coli JM109 трансформируют лигированной смесью (10 мкл) и высевают на LB-агар, содержащий 100 мкг/мл ампициллина. Из выросших колоний выделяют плазмидную ДНК и секвенируют между сайтами рестриктаз EcoRI и HpaI для подтверждения вставки в линкерную часть гена гибридного белка. В результате получают плазмиду рHINS20.Competent cells of E. coli strain JM109 are transformed with a ligation mixture (10 μl) and plated on LB agar containing 100 μg / ml ampicillin. Plasmid DNA was isolated from grown colonies and sequenced between EcoRI and HpaI restriction enzyme sites to confirm insertion of the fusion protein gene into the linker. The result is the plasmid pHINS20.

Для получения плазмиды с делецией по rop-гену (негативного регулятора копийности) к 5 мкг плазмидной ДНК рHINS20 в 20 мкл буфера 1 добавляют 10 ЕД рестриктазы Eco47III и SnaI, генерирующие ”тупые” концы, и смесь инкубируют 1 час при 37°С. Далее ДНК депротеинизируют фенолом, смесью фенола с хлороформом (1:1), хлороформом, осаждают этиловым спиртом, растворяют в 20 мкл воды. Полученную таким образом ДНК лигируют в 30 мкл буфера для лигирования в присутствии 5 Ед ДНК лигазы фага Т4 в течение 16 час при 8°С. Лигированной смесью (10 мкл) трансформируют компетентные клетки штамма E.coli JM109 и высевают на LB-агар, содержащий 100 мкг/мл ампициллина. Отбирают бактериальные клоны, несущие плазмидную ДНК размером 3,6 т.п.о. Выделенные плазмиды подвергают рестрикционному анализу и секвенируют по методу Сенгера. В результате получают плазмиду pHINS21.To obtain a rop gene deletion plasmid (negative copy regulator), 10 U restriction enzymes Eco47III and SnaI, generating blunt ends, are added to 5 μg of pHINS20 plasmid DNA in 20 μl and the mixture is incubated for 1 hour at 37 ° C. Next, the DNA is deproteinized with phenol, a mixture of phenol with chloroform (1: 1), chloroform, precipitated with ethyl alcohol, and dissolved in 20 μl of water. The DNA thus obtained was ligated in 30 μl of ligation buffer in the presence of 5 U of T4 phage ligase DNA for 16 hours at 8 ° C. The competent cells of the E. coli strain JM109 are transformed with the ligation mixture (10 μl) and plated on LB agar containing 100 μg / ml ampicillin. Bacterial clones carrying plasmid DNA of 3.6 kbp were selected. The isolated plasmids are subjected to restriction analysis and sequenced according to the Sanger method. The result is the plasmid pHINS21.

Пример 2.Example 2 Получение штамма E.coli JM109/pHINS21 и определение уровня его продуктивностиObtaining strain E. coli JM109 / pHINS21 and determine the level of its productivity

Плазмидой pHINS21 трансформируют компетентные клетки штамма E.coli JM109 и высевают на LB-агар, содержащий 100 мкг/мл ампициллина. Отдельно локализованную колонию трижды пересевают на чашки с LB-агаром, содержащим 100 мкг/мл ампициллина. Полученной моноклоновой культурой инокулируют 5 мл жидкой среды LB с ампициллином и инкубируют в течение ночи при интенсивном встряхивании при 37°C.The plasmid pHINS21 transform the competent cells of the E. coli strain JM109 and plated on LB agar containing 100 μg / ml ampicillin. Separately, a localized colony is reseed three times on plates with LB agar containing 100 μg / ml ampicillin. The resulting monoclonal culture was inoculated with 5 ml of liquid LB medium with ampicillin and incubated overnight with vigorous shaking at 37 ° C.

Полученный штамм-продуцент E.coli JM109/pHINS21 хранят в 20% глицерине при минус 40°C.The resulting producer strain E. coli JM109 / pHINS21 was stored in 20% glycerol at minus 40 ° C.

Для определения уровня индуцируемой экспрессии гибридного белка ночную культуру засевают в разведении 1:50 в 5 мл жидкой среды LB, содержащей 100 мкг/мл ампициллина, и растят до мутности 0,8 при 37°С на качалке при 200 об/мин. К культуре добавляют ИПТГ до концентрации 1,0 мМ и продолжают инкубацию в тех же условиях в течение 3 час. Клетки собирают центрифугированием, осадок суспендируют в буфере, содержащем 62,5 мМ трис-HCl, рН 6,8, 3% додецилсульфата натрия, 5% 2-меркаптоэтанола, 10% глицерина и 0,01% бромфенолового синего и прогревают 3 мин на кипящей водяной бане. Полученный лизат клеток анализируют электрофорезом в 18% полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия [7]. Гель окрашивают Coomassie R-250, сканируют и проводят его денситометрию. По данным денситометрии содержание гибридного белка составляет не менее 30% от общего белка клетки.To determine the level of inducible expression of the hybrid protein, the night culture was seeded at a dilution of 1:50 in 5 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin and grown to a turbidity of 0.8 at 37 ° C on a rocking chair at 200 rpm. IPTG was added to the culture to a concentration of 1.0 mM and incubation was continued under the same conditions for 3 hours. Cells are collected by centrifugation, the pellet is suspended in a buffer containing 62.5 mM Tris-HCl, pH 6.8, 3% sodium dodecyl sulfate, 5% 2-mercaptoethanol, 10% glycerol and 0.01% bromophenol blue and heated for 3 minutes at boiling water bath. The obtained cell lysate was analyzed by electrophoresis in an 18% polyacrylamide gel with sodium dodecyl sulfate [7]. The gel is stained with Coomassie R-250, scanned and densitometric. According to densitometry, the content of the hybrid protein is at least 30% of the total protein of the cell.

Пример 3.Example 3 Получение штамма E.coli BL21/pHINS21 и определение уровня его продуктивностиObtaining strain E. coli BL21 / pHINS21 and determine the level of its productivity

Компетентные клетки штамма E.coli BL21 трансформируют плазмидной ДНК pHINS21 и высевают на LB-агар, содержащий 100 мкг/мл ампициллина. Отдельно локализованную колонию трижды пересевают на чашки с LB-агаром, содержащим 100 мкг/мл ампициллина. Полученной моноклоновой культурой инокулируют 5 мл жидкой среды LB и инкубируют в течение ночи при интенсивном встряхивании при 37°C.Competent cells of the E. coli strain BL21 transform the pHINS21 plasmid DNA and plated on LB agar containing 100 μg / ml ampicillin. Separately, a localized colony is reseed three times on plates with LB agar containing 100 μg / ml ampicillin. The resulting monoclonal culture was inoculated with 5 ml of LB liquid medium and incubated overnight with vigorous shaking at 37 ° C.

Полученный штамм-продуцент E.coli BL21/pHINS21 хранят в 20% глицерине при минус 40°C.The resulting producer strain E. coli BL21 / pHINS21 is stored in 20% glycerol at minus 40 ° C.

Определение продуктивности штамма Е.coli BL21/pHINS21 проводят таким же методом, как и для штамма Е.coli JM109/pHINS21, описанным в примере 2. По данным денситометрии содержание гибридного белка в индуцированных клетках полученного штамма составляет не менее 30% от общего белка клетки.The determination of the productivity of the E. coli strain BL21 / pHINS21 is carried out by the same method as for the E. coli strain JM109 / pHINS21 described in Example 2. According to densitometry, the content of the hybrid protein in the induced cells of the obtained strain is at least 30% of the total cell protein .

Пример 4.Example 4 Получение проинсулина человека при использовании штамма-продуцента E.coli JM109/pHINS21Obtaining human proinsulin when using the producer strain E. coli JM109 / pHINS21

Этап 1. Выделение телец включения, содержащих гибридный белок с проинсулином человека Step 1. Isolation of inclusion bodies containing fusion protein with human proinsulin

Выращивают культуру штамма E.coli JM109/pHINS21 на питательной среде на основе гидролизата казеина и экстракта пекарских дрожжей. Индукцию биосинтеза гибридного белка проводят внесением индуктора ИПТГ в середине логарифмической фазы роста культуры. Культивирование продолжают до образования внутриклеточных включений гибридного белка. После завершения выращивания культуру осаждают и используют для выделения телец включения, содержащих гибридный белок проинсулина.A culture of E. coli strain JM109 / pHINS21 is grown on a nutrient medium based on casein hydrolyzate and baker's yeast extract. Induction of the biosynthesis of the hybrid protein is carried out by introducing an IPTG inducer in the middle of the logarithmic phase of the culture growth. Cultivation is continued until the formation of intracellular inclusions of the fusion protein. After cultivation is complete, the culture is precipitated and used to isolate inclusion bodies containing the proinsulin fusion protein.

Клетки суспендируют в буфере А, содержащем 50 мМ натрия фосфорнокислого двузамещенного, 1 мМ ЭДТА, 0,2М хлорида натрия из расчета на 1 г биомассы 5-10 мл буфера и разрушают на дезинтеграторе Гаулина. Разрушенные клетки центрифугируют в течение 20 мин на Beckman J-30I при 8000 об/мин. Полученный осадок ресуспендируют в буфере А, содержащем 1% Triton X-100, инкубируют в течение 1 час и суспензию центрифугируют в течение 20 мин на Beckman J-30I при 8000 об/мин. Осадок повторно ресуспендируют в буфере А и осаждают на центрифуге. Отмытый осадок телец включения (паста), содержащий около 5% гибридного белка проинсулина, фасуют, замораживают и хранят при минус 40°С.Cells are suspended in buffer A containing 50 mM sodium disubstituted phosphate, 1 mM EDTA, 0.2 M sodium chloride per 1 g of biomass 5-10 ml of buffer and destroyed on the Gaulin disintegrator. Destroyed cells are centrifuged for 20 min on a Beckman J-30I at 8000 rpm. The resulting pellet was resuspended in buffer A containing 1% Triton X-100, incubated for 1 hour, and the suspension was centrifuged for 20 minutes on a Beckman J-30I at 8000 rpm. The pellet was resuspended in buffer A and pelleted in a centrifuge. The washed precipitate of inclusion bodies (paste) containing about 5% of the proinsulin fusion protein is Packed, frozen and stored at minus 40 ° C.

Этап 2. Ренатурация и выделение гибридного белка Step 2. Renaturation and Isolation of the Hybrid Protein

5 г размороженной пасты телец включения растворяют в 100 мл буферного раствора, содержащего 0,1М трис-HCl, рН 8,0, 10 мМ дитиотреитол и 8М мочевину, и инкубируют при перемешивании в течение 18-24 час при 14°С. Раствор центрифугируют в течение 20 мин на Beckman J-30I при скорости 8000 об/мин при 14°С. Ренатурацию гибридного белка, содержащегося в супернатанте, проводят 10-кратным разбавлением в 0,1М глициновом буфере, рН 9-11. Раствор гибридного белка инкубируют в течение 20-24 час, перемешивая и поддерживая температуру 10-14°С. Процесс ренатурации гибридного белка контролируют методом ОФ ВЭЖХ. После образования правильно замкнутых S-S связей у 50-70% молекул гибридного белка раствор подкисляют 2 н. соляной кислотой до рН 7,0-7,2, а образующийся осадок отделяют центрифугированием.5 g of defrosted inclusion Taurus paste is dissolved in 100 ml of a buffer solution containing 0.1 M Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM dithiothreitol and 8 M urea, and incubated with stirring for 18-24 hours at 14 ° C. The solution was centrifuged for 20 min on a Beckman J-30I at a speed of 8000 rpm at 14 ° C. Renaturation of the fusion protein contained in the supernatant is carried out by 10-fold dilution in 0.1 M glycine buffer, pH 9-11. The hybrid protein solution is incubated for 20-24 hours, stirring and maintaining a temperature of 10-14 ° C. The process of renaturation of the hybrid protein is controlled by RP HPLC. After the formation of correctly closed S-S bonds in 50-70% of the molecules of the hybrid protein, the solution is acidified with 2 N. hydrochloric acid to a pH of 7.0-7.2, and the precipitate formed is separated by centrifugation.

Содержание ренатурированного гибридного белка в супернатанте составляет 112 мг.The content of the renatured hybrid protein in the supernatant is 112 mg.

Раствор гибридного белка наносят на колонку объемом 100 мл, заполненную DEAE-сефарозой FF, предварительно уравновешенную 0,05М трис-НСl буфером, рН 7,0-7,5. Колонку промывают уравновешивающим буфером, содержащим 0,15М NaCl. Сорбированный белок элюируют линейным градиентом 0,15-0,4M хлорида натрия в уравновешивающем буфере. Фракции, содержащие гибридный белок, анализируют методом ОФ ВЭЖХ (фиг.3). В результате получают 95 мг очищенного гибридного белка.The hybrid protein solution is applied to a 100 ml column filled with DEAE-Sepharose FF, pre-equilibrated with 0.05 M Tris-Hcl buffer, pH 7.0-7.5. The column is washed with equilibration buffer containing 0.15 M NaCl. Sorbed protein is eluted with a linear gradient of 0.15-0.4 M sodium chloride in equilibration buffer. Fractions containing the fusion protein are analyzed by RP-HPLC (Figure 3). The result is 95 mg of purified fusion protein.

Соответствие полученного гибридного белка с проинсулином человека подтверждали методом масс-спектрометрии по совпадению с расчетной молекулярной массой указанного белка.The correspondence of the obtained hybrid protein with human proinsulin was confirmed by mass spectrometry in coincidence with the calculated molecular weight of the specified protein.

Этап 3. Ферментативное расщепление гибридного белка Stage 3. Enzymatic cleavage of the hybrid protein

Реакцию ферментативного гидролиза проводят при температуре 25°С при постоянном перемешивании. К раствору очищенного гибридного белка добавляют CaCl2 до концентрации 1 мМ. Затем в реакционную смесь вносят раствор рекомбинантной энтерокиназы (каталитической субъединицы энтерокиназы быка) (Novagen) из расчета 1 ЕД на 4 мг белка и инкубируют в течение 20 час. Продукты гидролиза гибридного белка анализируют методом ОФ ВЭЖХ. На фиг.4 представлен ВЭЖХ анализ продуктов расщепления гибридного белка энтерокиназой после 20 час инкубации. Реакцию расщепления останавливают, подкисляя материал 2 н. соляной кислотой до рН 4,0-5,0. Образовавшийся осадок примесных белков отделяют центрифугированием.The enzymatic hydrolysis reaction is carried out at a temperature of 25 ° C with constant stirring. CaCl 2 was added to a solution of purified fusion protein to a concentration of 1 mM. Then, a solution of recombinant enterokinase (catalytic subunit of bull enterokinase) (Novagen) is added to the reaction mixture at the rate of 1 IU per 4 mg of protein and incubated for 20 hours. The hydrolysis products of the hybrid protein are analyzed by RP-HPLC. Figure 4 presents the HPLC analysis of the cleavage products of the hybrid protein by enterokinase after 20 hours of incubation. The cleavage reaction is stopped by acidifying the material 2 N. hydrochloric acid to a pH of 4.0-5.0. The resulting precipitate of impurity proteins is separated by centrifugation.

Этап 4. Очистка проинсулина человека Step 4. Purification of Human Proinsulin

Осветленный раствор, содержащий проинсулин, наносят на хроматографическую колонку объемом 20 мл, заполненную SP-сефарозой FF, предварительно уравновешенную 0,03М аммоний-ацетатным буфером, рН 5,0, с 2М мочевиной. Колонку промывают уравновешивающим буфером до достижения базовой линии контрольного проточного денситометра. Элюцию сорбированного проинсулина проводят линейным градиентом хлористого калия от 0 до 0,5М в уравновешивающем буфере. Содержание и чистоту проинсулина человека в собираемых фракциях определяют методом ОФ ВЭЖХ. Объединенные фракции содержат 54 мг проинсулина человека с чистотой не менее 85%.The clarified solution containing proinsulin is applied to a 20 ml chromatographic column filled with SP-Sepharose FF, pre-equilibrated with 0.03 M ammonium acetate buffer, pH 5.0, with 2 M urea. The column is washed with a balancing buffer until the baseline of the control flow densitometer is reached. The adsorbed proinsulin is eluted by a linear gradient of potassium chloride from 0 to 0.5 M in a balancing buffer. The content and purity of human proinsulin in the collected fractions is determined by RP HPLC. The combined fractions contain 54 mg of human proinsulin with a purity of at least 85%.

Дальнейшую очистку проинсулина проводят методом ОФ ВЭЖХ на препаративном хроматографе ”Armen” (Франция). Колонку объемом 200 мл, заполненную Кромасилом С18, уравновешивают 20%-ным изопропанолом с 0,1% трифторуксусной кислотой и подают раствор проинсулина с предыдущей стадии очистки в количестве 54 мг белка. Белок элюируют градиентом изопропанола (с 0,1% трифторуксусной кислотой) от 20 до 40%. Собранные фракции основного пика проинсулина анализируют на содержание примесей методом ОФ ВЭЖХ.Further proinsulin purification is carried out by RP HPLC method on a preparative chromatograph ”Armen” (France). A 200 ml column filled with Cromasil C18 is equilibrated with 20% isopropanol with 0.1% trifluoroacetic acid and a 54 mg protein solution of proinsulin from the previous purification step is supplied. The protein is eluted with a gradient of isopropanol (with 0.1% trifluoroacetic acid) from 20 to 40%. The collected fractions of the main peak of proinsulin are analyzed for impurities by RP-HPLC.

После очистки получают 46 мг высокоочищенного проинсулина человека с содержанием основного вещества 98%.After purification, 46 mg of highly purified human proinsulin with a basic substance content of 98% are obtained.

Подлинность полученного целевого продукта подтверждена по совпадению расчетной молекулярной массы проинсулина человека с молекулярной массой целевого продукта, определенной методом масс-спектрометрии.The authenticity of the obtained target product is confirmed by the coincidence of the calculated molecular weight of human proinsulin with the molecular weight of the target product determined by mass spectrometry.

Пример 5Example 5

Полученный в примере 4 (этап 2) гибридный белок с проинсулином человека расщепляли энтерокиназой из природного источника.Obtained in example 4 (step 2), the hybrid protein with human proinsulin was digested with enterokinase from a natural source.

Реакцию ферментативного расщепления гибридного белка проводят при температуре 25°С при постоянном перемешивании. К раствору очищенного гибридного белка добавляют CaCl2 до концентрации 1 мМ. Затем в реакционную смесь вносят раствор энтерокиназы (Sigma, США) из расчета 1 ЕД на 4 мг белка и инкубируют в течение 16 час. Продукты гидролиза гибридного белка анализируют методом ОФ ВЭЖХ. Реакцию расщепления останавливают, подкисляя материал 2 н. соляной кислотой до рН 4,0-5,0.The enzymatic cleavage reaction of the hybrid protein is carried out at a temperature of 25 ° C with constant stirring. CaCl 2 was added to a solution of purified fusion protein to a concentration of 1 mM. Then enterokinase solution (Sigma, USA) was added to the reaction mixture at the rate of 1 U per 4 mg of protein and incubated for 16 hours. The hydrolysis products of the hybrid protein are analyzed by RP-HPLC. The cleavage reaction is stopped by acidifying the material 2 N. hydrochloric acid to a pH of 4.0-5.0.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2203949. Способ получения проинсулина человека.1. RF patent 2203949. A method of obtaining human proinsulin.

2. Патент США 5952461. Process for preparing human proinsulin.2. US patent 5952461. Process for preparing human proinsulin.

3. Европейский патент EP1042479. A process for preparing human proinsulin.3. European patent EP1042479. A process for preparing human proinsulin.

4. Патент РФ 2263147 C1, 27.10.2005. Бюл. № 30.4. RF patent 2263147 C1, 10.27.2005. Bull. Number 30.

5. Twigg A.J. and Sherrat D.//Nature, 1980, v.283, p.216-218.5. Twigg A.J. and Sherrat D. // Nature, 1980, v. 283, p. 216-218.

6. Brosius J., Dull T.J., Sleeter D.D., Noller H.F.//J. Mol. Biol., 1981, v.148, p.107-127.6. Brosius J., Dull T.J., Sleeter D.D., Noller H.F.//J. Mol. Biol., 1981, v. 148, p. 107-127.

7. Laemmli U.K.//Nature, 1970, v.227, p.680-687.7. Laemmli U.K. // Nature, 1970, v. 227, p. 680-687.

Claims (4)

1. Штамм бактерий Escherichia coli JM109/pHINS21 - продуцент гибридного белка, содержащего проинсулин человека.1. The bacterial strain Escherichia coli JM109 / pHINS21 is a producer of a hybrid protein containing human proinsulin. 2. Способ получения проинсулина человека, включающий
культивирование штамма-продуцента по п.1,
разрушение бактериальных клеток,
выделение телец включения, их растворение в буфере, содержащем мочевину и дитиотреитол,
ренатурацию и очистку ренатурированного гибридного белка с проинсулином человека,
расщепление гибридного белка энтерокиназой или ее каталитической субъединицей,
очистку и получение целевого продукта.
2. A method of obtaining human proinsulin, including
the cultivation of the producer strain according to claim 1,
destruction of bacterial cells,
isolation of inclusion bodies, their dissolution in a buffer containing urea and dithiothreitol,
renaturation and purification of the renatured hybrid protein with human proinsulin,
cleavage of the hybrid protein by enterokinase or its catalytic subunit,
purification and obtaining the target product.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что
полученный после ферментативного расщепления проинсулин очищают ионообменной хроматографией на сорбентах с сульфопропильными группами.
3. The method according to claim 2, characterized in that
The proinsulin obtained after enzymatic cleavage is purified by ion exchange chromatography on sorbents with sulfopropyl groups.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что
после ферментативного расщепления гибридного белка очистку проинсулина проводят хроматографией на SP-сефарозе FF в 0,05-0,2М аммоний-ацетатном буфере, рН 3,0-6,0, содержащем 1-2М мочевину, а сорбированный белок элюируют линейным градиентом хлористого калия от 0 до 0,5М в уравновешивающем буфере.
4. The method according to claim 3, characterized in that
after enzymatic cleavage of the hybrid protein, proinsulin is purified by chromatography on SP-Sepharose FF in 0.05-0.2 M ammonium acetate buffer, pH 3.0-6.0, containing 1-2 M urea, and the sorbed protein is eluted with a linear gradient of potassium chloride from 0 to 0.5 M in a balancing buffer.
RU2007139262/13A 2007-10-22 2007-10-22 STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHINS21 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND METHOD FOR PRODUCTION OF HUMAN PROINSULIN RU2376368C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139262/13A RU2376368C2 (en) 2007-10-22 2007-10-22 STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHINS21 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND METHOD FOR PRODUCTION OF HUMAN PROINSULIN
EA201070461A EA201070461A1 (en) 2007-10-22 2008-10-21 RECOMMENDED COOPERATION COOPERATIVE
PCT/RU2008/000658 WO2009054754A1 (en) 2007-10-22 2008-10-21 PHINS21 RECOMBINANT PLASMID FOR ENCODING HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN, AN Escherichia coli JM109/pHINS21 BACTERIA STRAIN AS A PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND A HUMAN PROINSULIN PRODUCING METHOD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139262/13A RU2376368C2 (en) 2007-10-22 2007-10-22 STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHINS21 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND METHOD FOR PRODUCTION OF HUMAN PROINSULIN

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007139262A RU2007139262A (en) 2009-04-27
RU2376368C2 true RU2376368C2 (en) 2009-12-20

Family

ID=40579744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007139262/13A RU2376368C2 (en) 2007-10-22 2007-10-22 STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHINS21 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND METHOD FOR PRODUCTION OF HUMAN PROINSULIN

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA201070461A1 (en)
RU (1) RU2376368C2 (en)
WO (1) WO2009054754A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2728611C1 (en) * 2019-05-24 2020-07-30 Закрытое акционерное общество "ФАРМ-ХОЛДИНГ" Recombinant plasmid dna pf265 coding hybrid polypeptide containing human proinsulin, and bacterial strain escherichia coli - producer of hybrid polypeptide containing human proinsulin

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013015697A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Mabion S.A. A recombinant protein, a polynucleotide encoding it as well as a method of obtaining insulin or its an analogue

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4A (en) * 1836-08-10 Thomas Blanchard Stock shaving or rounding machine for edges ends etc of ships' tackle-blocks
RU2263147C1 (en) * 2004-02-16 2005-10-27 Открытое акционерное общество "Национальные биотехнологии" RECOMBINANT PLASMID DNA pHINSO5 ENCODING HYBRID POLYPEPTIDE COMPRISING HUMAN PROINSULIN, ESHERICHIA COLI CELL TRANSFORMED WITH RECOMBINANT PLASMID DNA pHINS05 AND STRAIN OF BACTERIUM ESCHERICHIA COLI JM109/pHINS05 AS PRODUCER OF HYBRID POLYPEPTIDE COMPRISING HUMAN PROINSULIN

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4751180A (en) * 1985-03-28 1988-06-14 Chiron Corporation Expression using fused genes providing for protein product
RU2208637C1 (en) * 2002-04-16 2003-07-20 Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН Method for preparing gene-engineering human insulin

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4A (en) * 1836-08-10 Thomas Blanchard Stock shaving or rounding machine for edges ends etc of ships' tackle-blocks
RU2263147C1 (en) * 2004-02-16 2005-10-27 Открытое акционерное общество "Национальные биотехнологии" RECOMBINANT PLASMID DNA pHINSO5 ENCODING HYBRID POLYPEPTIDE COMPRISING HUMAN PROINSULIN, ESHERICHIA COLI CELL TRANSFORMED WITH RECOMBINANT PLASMID DNA pHINS05 AND STRAIN OF BACTERIUM ESCHERICHIA COLI JM109/pHINS05 AS PRODUCER OF HYBRID POLYPEPTIDE COMPRISING HUMAN PROINSULIN

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AKIYOSHI-SHIBATA M. ET AL., Eur. J. Biochem., 224, 335-343, 1994. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2728611C1 (en) * 2019-05-24 2020-07-30 Закрытое акционерное общество "ФАРМ-ХОЛДИНГ" Recombinant plasmid dna pf265 coding hybrid polypeptide containing human proinsulin, and bacterial strain escherichia coli - producer of hybrid polypeptide containing human proinsulin

Also Published As

Publication number Publication date
EA201070461A1 (en) 2010-10-29
RU2007139262A (en) 2009-04-27
WO2009054754A1 (en) 2009-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101304958B1 (en) Cleavage of precursors of insulins by a variant of trypsin
JPH08333395A (en) Human proinsulin derivative and method for producing human insulin
JPH068317B2 (en) Novel polypeptide
EP2938363A1 (en) Methods and compositions relating to crm197
CN117126754A (en) Recombinant type I collagen pichia pastoris engineering bacteria, construction method and application thereof
RU2144957C1 (en) Recombinant plasmid dna ppins07 encoding fused polypeptide containing human proinsulin and strain of bacterium escherichia coli - producer of fused polypeptide containing human proinsulin
CN105296454A (en) Alginate lyase gene algp and its preparation method and expression
US5334532A (en) PDGF-B fusion protein, vectors, and host cells for use in production thereof
RU2376368C2 (en) STRAIN OF BACTERIA Escherichia coli JM109/pHINS21 - PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND METHOD FOR PRODUCTION OF HUMAN PROINSULIN
CN114107353B (en) Plasmid for efficiently expressing polypeptide toxin and preparation method and application thereof
CN109136209B (en) Enterokinase light chain mutant and application thereof
RU2453604C1 (en) Hybrid protein (versions), bacterial strain escherichia coli - hybrid protein producer (versions) and method for producing methionine-free human interferon alpha-2
RU2143492C1 (en) Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing
WO2007049829A1 (en) Method for preparing soluble and active recombinant proteins using pdi as a fusion partner
RU2325440C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pGG-1 CODING POLYPEPTIDE OF HUMAN PROINSULIN GLARGIN AND STRAIN OF BACTERIA ESCHERICHIA COLI BGG18-PRODUCER OF RECOMBINANT PROINSULIN GLARGIN
CN113025599A (en) Recombinant Clostridium histolyticum type I collagenase and preparation method and application thereof
RU2144082C1 (en) Recombinant plasmid encoding fused protein-precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein-precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing
RU2728611C1 (en) Recombinant plasmid dna pf265 coding hybrid polypeptide containing human proinsulin, and bacterial strain escherichia coli - producer of hybrid polypeptide containing human proinsulin
KR20130141001A (en) A novel vector system for isolation and purification of target proteins
RU2441072C1 (en) FUSION PROTEIN, ESCHERICHIA COLI STRAIN BEING FUSION PROTEIN PRODUCER AND METHOD FOR PRODUCING METHIONINE-FREE HUMAN INTERFERON ALPHA-2b OF SUCH FUSION PROTEIN
RU2263147C1 (en) RECOMBINANT PLASMID DNA pHINSO5 ENCODING HYBRID POLYPEPTIDE COMPRISING HUMAN PROINSULIN, ESHERICHIA COLI CELL TRANSFORMED WITH RECOMBINANT PLASMID DNA pHINS05 AND STRAIN OF BACTERIUM ESCHERICHIA COLI JM109/pHINS05 AS PRODUCER OF HYBRID POLYPEPTIDE COMPRISING HUMAN PROINSULIN
CN100537754C (en) A kind of S-adenosylmethionine is produced the structure and the large scale fermentation of bacterial strain
RU2729357C1 (en) Recombinant plasmid dna pf267 coding hybrid polypeptide containing proinsulin lisprum, and a strain of bacteria escherichia coli - producer of hybrid polypeptide containing proinsulin lispro
WO2012048856A1 (en) Proinsulin with helper sequence
CN103993030A (en) Method of shearing fusion protein by escherichia coli intracellular protease